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1Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Introdução(Módulo I)
Infra-Estrutura de Softwarehttp://www.cin.ufpe.br/~if677
1. O que é um sistema operacional2. História dos sistemas operacionais3. Os vários tipos de sistemas operacionais4. Estrutura de sistemas operacionais
Principal fonte:
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2Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Conceitos Fundamentais:software básico e software aplicativo
• Um sistema operacional é um programa ou um conjunto de programas (software básico - kernels, bibliotecas, drivers, protocolos, compiladores, etc) cuja função é servir de interface entre um computador e o usuário
• Dois modos distintos de conceituar um sistema operacional:– pela perspectiva do usuário ou programador (visão top-down): é
uma abstração do hardware, fazendo o papel de intermediário entre o aplicativo (software aplicativo ou aplicação) e os componentes físicos do computador (hardware); ou
– numa visão bottom-up, de baixo para cima: é um gerenciador de recursos, i.e., controla
• quais aplicações (processos) podem ser executadas,• quando,• que recursos (memória, disco, periféricos) podem ser utilizados.
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3Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Para quê software básico?
• O que acontece quando ligamos o computador?
• E quando “clicamos” num ícone?• Como funcionam dois programas ao mesmo
tempo?• Como ocorre o mapeamento de discos?• E se dois programas quiserem usar o mesmo
recurso?• E se estiverem cooperando, mas em
máquinas diferentes interligadas em rede?
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4Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Sistema de Computação
• Um sistema de computação consiste em– hardware– programas do sistema– programas de aplicação
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5Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
O que é um Sistema Operacional?
• É uma máquina estendida– Oculta os detalhes complicados que têm quer ser
executados– Apresenta ao usuário uma máquina virtual, mais
fácil de usar
• É um gerenciador de recurso– Cada programa tem um tempo com o recurso– Cada programa tem um espaço no recurso
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6Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
História dos Sistemas Operacionais (1)
Antigo sistema em lote– traz os cartões para o 1401– lê os cartões para a fita– coloca a fita no 7094 que executa o processamento– coloca a fita no 1401 que imprime a saída
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7Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
História dos Sistemas Operacionais (2)
• Primeira geração 1945 - 1955– Válvulas, painéis de programação
• Segunda geração 1955 - 1965– transistores, sistemas em lote
• Terceira geração 1965 – 1980– CIs (circuitos integrados) e multiprogramação
• Quarta geração 1980 – presente– Computadores pessoais
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8Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Estrutura de um job típico (lote de cartões) – 2a. geração
História dos Sistemas Operacionais (3)
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9Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
• Sistema de multiprogramação – Três jobs na memória – 3a. geração
História dos Sistemas Operacionais (4)
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10Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Diversidade de Sistemas Operacionais
• Sistemas operacionais de computadores de grande porte
• Sistemas operacionais de servidores / redes• Sistemas operacionais de multiprocessadores• Sistemas operacionais de computadores pessoais• Sistemas operacionais de celulares• Sistemas operacionais de tempo-real• Sistemas operacionais embarcados• Sistemas operacionais de cartões inteligentes
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11Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Revisão sobre hardware de computadores (1)
Componentes de um computador pessoal simples
Bus
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12Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Software, hardware e comunicação
Bus
Rede
Ger. Disco/Sist. Arq.Ger. E/SGer.
MemóriaGer.
Processos
Sub-sist.Comunicação SOIn
fraS
WIn
fraH
WIn
fraC
om
•Como funciona um programa?•Como funcionam dois programas ao mesmo tempo?•E se estiverem cooperando, mas em máquinas diferentes interligadas em rede?
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13Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Revisão sobre hardware de computadores (2)
• Típica hierarquia de memória– números mostrados são apenas aproximações
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14Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Revisão sobre hardware de computadores (3)
(a) Passos para iniciar um dispositivo de E/S e obter uma interrupção(b) Como a CPU é interrompida
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15Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Estrutura de Sistemas Operacionais (1)
Modelo simples de estruturação de um sistema monolítico
SO = um processo com n procedimentos
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16Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Estrutura de SistemasOperacionais (2)
Estrutura em camadas
Usuário
Aplicativos
Utilitários
Sistema Operacional
Computador (Hardware)
• Modularidade• Hierarquia• Facilita evolução e
adaptação a novos ambientes
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17Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Estrutura de SistemasOperacionais (3)
O modelo cliente-servidor
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18Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Estrutura de SistemasOperacionais (4)
O modelo cliente-servidor em um sistema distribuído
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19Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Revisão
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20Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Para quê software básico?
• Como funcionam dois programas ao mesmo tempo?– Interrupção e escalonamento
• E se dois programas quiserem usar o mesmo recurso?– Controle de concorrência
• E se estiverem cooperando, mas em máquinas diferentes interligadas em rede?– Comunicação
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21Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
O que é um Sistema Operacional?
• É uma máquina estendida (uma abstração do hardware)
• É um gerenciador de recurso
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22Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Sistemas Operacionais
• Diversidade
• Estrutura– Monolítico– Em camadas– Cliente-servidor
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23Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Conceito BásicoProcesso
Contexto de processoVídeo
TecladoCPUCPU
Memória
E/S
outros dispositivos
CPU: Registradores Memória: Posições em uso E/S: Estado das requisições Estado do processo: Rodando, Bloqueado, Pronto Outras informações
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Conceito BásicoProcesso
Estados de um processo
Pronto Rodando
Bloqueado
Criar Terminar
bloquear (I/O)desbloquear
ID do ProcessoEstado
Program CounterPonteiros da Memória
Contexto (regs.)I/O Status
Prioridade
Informações gerais• tempo de CPU• limites, usuário, etc.
Contexto
executar
suspender(tempo)
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25Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Criação de Processos
• Principais eventos que levam à criação de processos– Início do sistema– Execução de chamada ao sistema de
criação de processos– Solicitação do usuário para criar um novo
processo– Início de um job em lote
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26Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Término de Processos
• Condições que levam ao término de processos– Saída normal (voluntária)– Saída por erro (voluntária)– Erro fatal (involuntário)– Cancelamento por um outro processo
(involuntário)
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27Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Hierarquias de Processos
• Processo “pai” cria um processo “filho”, processo filho pode criar seu próprio processo
• Formam uma hierarquia– UNIX chama isso de “grupo de processos”
• Windows não possui o conceito de hierarquia de processos– Todos os processos são criados iguais
(sem conceito de “pai” e “filho”)
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28Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
ConceitoMultiprogramação
a) Multiprogramação de quatro programasb) Modelo conceitual de 4 processos sequenciais,
independentes, masc) Somente um programa está ativo a cada momento –
escalonamento
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29Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Escalonamento de processos
• Quando um ou mais processos estão prontos para serem executados, o sistema operacional deve decidir qual deles vai ser executado primeiro
• A parte do sistema operacional responsável por essa decisão é chamada escalonador, e o algoritmo usado para tal é chamado de algoritmo de escalonamento
• Para que um processo não execute tempo demais, praticamente todos os computadores possuem um mecanismo de relógio (clock) que causa uma interrupção, periodicamente
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30Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
O que vamos ver neste Módulo I?Conceitos Fundamentais
• Gerenciamento de Processos / Escalonamento
• Entrada e Saída
• Gerenciamento de Memória / Memória Virtual
• Gerenciamento de Disco / Sistemas de Arquivos